摘要（yào）：本文對壓差控製閥在分戶計量雙（shuāng）管供暖係統中的3個應用（yòng）方案進行了分析，給（gěi）出了各方案的選擇原則，並指出分戶計量雙管供暖係（xì）統在設計工況（kuàng）下進行水力計算時，自然作用壓頭（tóu）可以（yǐ）不予考（kǎo）慮，戶內和戶外係（xì）統應采用（yòng）異程（chéng）式。
　　關鍵詞：壓差控製閥（fá）分戶熱計量雙管供暖係（xì）統，自力式溫度調節閥，自（zì）力式壓差調節閥
　　一、概述
　　在分戶計量雙（shuāng）管供暖（nuǎn）係統中，為充分利用家用電器、燈光和人體等自由熱量，通常是（shì）在每一組散熱器上安裝預（yù）設定型溫（wēn）度調節閥，因此整個係統是變流量運（yùn）行，作用（yòng）在溫度調節（jiē）閥上的壓差（chà）隨著流量的改變而發生變（biàn）化。當（dāng）其實際壓差較大溫度調（diào）節閥就可能產生噪音，尤其是在房（fáng）間熱（rè）負荷較小（xiǎo）時，溫度調節閥會頻繁開關，產生振蕩。振蕩除（chú）引起（qǐ）不必要的磨（mó）損外（wài），還導致回水溫度升高，並影響係統中的其它溫（wēn）度調節閥，因此在一個設計良好的分戶計量雙管供暖係統中，一方麵應使用係統中每個溫（wēn）度調節閥的熱權度總是大於（yú）等於1，另一（yī）方（fāng）麵溫度調節（jiē）閥上所（suǒ）隨的實際壓差還應該保持在它的允許範圍內[1].壓差調節閥也稱為（wéi）自力式壓差調節閥，在變流量係統中，它通過感應（yīng）供熱管（guǎn）道係統（tǒng）中兩點的壓力，可以使被控環（huán）路的壓差保（bǎo）持恒定，保證被控環路（lù）中調節閥門的正（zhèng）常（cháng）工作，那麽在分戶計量雙管供暖係統（tǒng）設計時，控製閥應如何布置呢？通常有以下三個方（fāng）案：
　　a.壓（yā）差控製閥僅在設在建築物供暖引入（rù）口，控製供暖引入口的壓差為定值。
　　b.在下供（gòng）下回式雙管係統中，壓差控製閥設在每組共用立管的起始端，控製立管的壓差為定值。
　　c.壓差控（kòng）製閥設在每一（yī）戶的引入口，控（kòng）製戶（hù）內係統的壓差為（wéi）定值。
　　目前，在實際設（shè）計中，這3個方案應如何選擇，爭議頗多，僅就保證（zhèng）溫（wēn）控閥平穩工作而言，方案1最差，但其（qí）初投資最少；方案3最好，但其（qí）初（chū）投資最高；方案（àn）2介於方案1和3之間。下麵就針（zhēn）對這3個方案進行一些分析，希望為工程人員（yuán）設計時，方案的選擇提供一些有益（yì）的建議。另（lìng）外應說（shuō）明的是：本文所討論的雙管供暖係統是指戶內、戶外都為雙管的係（xì）統。
　　二、方案分析
　　1.方案1：
　　壓差控製閥僅設（shè）在建築物（wù）的供暖引入口由於是雙管係統，因此以戶為單位，供暖係統內各戶（hù）之間是並聯關係。每一用戶戶引（yǐn）入口作用壓差ΔPS可以（yǐ）由下式計算（suàn）：ΔPS=ΔP1+ΔP2-ΔP3（1）
　　式中：ΔP1——建築物供暖引入口壓差控製閥控製壓（yā）差；
　　ΔP2——所（suǒ）計（jì）算（suàn）用戶隨的自然作用壓頭；
　　ΔP3——從供暖引入口（kǒu）壓差控製閥的壓差控（kòng）製點到所計算用戶（hù）戶（hù）引入口之間供回水管（guǎn）路的阻（zǔ）力損失。
　　（1）式中各參數的討（tǎo）論
　　a.建築物（wù）供暖引（yǐn）入口壓差控製閥控製壓差（chà）ΔP1在（zài）係（xì）統運行（háng）過（guò）程中，ΔP1是定值，它（tā）取決於設計工況下，供暖係統（tǒng）最不利環（huán）路（lù）中，從供暖引入口壓差（chà）控製（zhì）點到（dào）最末端用戶戶引入口之間供（gòng）回（huí）水管路的阻力損失△P'3，最末端用戶戶內係統的（de）總阻力（lì）損失△P's以及最末端用戶所（suǒ）隨的（de）自然作用壓頭（tóu）△P'2.根據式
　　（1）有：△P1=△P'3+△P's-△P'2（2）
　　b.用戶所隨的自然作用壓頭ΔP2ΔP2取決（jué）於用戶所處（chù）的樓（lóu）層以及（jí）供回（huí）水立管中（zhōng）供回水溫度[2].在係統的運行（háng）過（guò）程中，ΔP2是一（yī）個不斷變化的量，因此在設計（jì）工況下，根據式（1）計算戶引入口作用壓差ΔPS時，其自然（rán）作用壓頭（tóu）ΔP2應取最小值。因為如果取值較（jiào）大，那（nà）麽（me）根據式（1）所計算的戶引入口作（zuò）用壓差（chà）ΔPS就較大，在根據ΔPS設計戶內係統時，其管道和溫控閥的阻力損失就可能較大，當實際的自然作用壓頭ΔP2小於（yú）所選定值（zhí）時，戶引入（rù）口作用（yòng）壓差ΔPS就會低於設計值（zhí），導致溫控閥（fá）上的實際壓差小於設計值，此時，溫控（kòng）閥（fá）即使全開，散熱器所提供的熱量仍（réng）不足以維持設計（jì）室溫，所以在設計（jì）工況（kuàng）下（xià），自然（rán）作（zuò）用壓頭ΔP2應取最小值。這樣，在實際運行時，自然作用壓頭ΔP2總是大（dà）於等於最小值，因此能保證溫控閥的熱權度總是（shì）大於等於1，房間（jiān）溫度總（zǒng）是能達到設計值。不過，由於自然作用壓頭ΔP2的影響（xiǎng）因素較多，要確定每一（yī）用戶的最小值通常都很困難，因此為便於設計，在設計工況下計算戶引入口作用壓差ΔPS時，自（zì）然作用壓頭ΔP2可以不（bú）考慮。
　　c.從供（gòng）暖引入口壓差控（kòng）製閥的壓差控製點到（dào）所計算用戶戶引入（rù）口之間供回（huí）水（shuǐ）管路的阻力損失（shī）ΔP3在變流量係統中，供回（huí）水管路的阻力損失ΔP3是一變量，它取（qǔ）決於管路中的流量以及（jí）管路的長度。在設計工況下（xià），其值最大，當管路中的流（liú）量趨近（jìn）於零時，ΔP3也趨近於零[1].同一供暖係統當采用同程式時，其ΔP3一般比采用異程式（shì）更大[2]，因此根據式（1）可知；各用戶由ΔP3所引起的ΔPS波動，同程式比率經異程式（shì）係統更大，由此可見，設（shè）計時應（yīng）選擇異程式係統。
　　d.戶引入口作用壓差ΔPS對於雙管係統（tǒng），在散熱器熱負荷一定的（de）情況下，當戶引入口作用壓差ΔPS大於設計值時，由於散熱器上溫控（kòng）閥的調節作用，戶內（nèi）係統各管段的流量會保持不變[1]，因此各（gè）管（guǎn）段的（de）阻力（lì）損失（shī）也（yě）不變，戶引入口作用壓差（chà）ΔPS的（de）增加值會等量地作用在（zài）戶內係統每一個溫控閥上。由此可見，在係統設計時，隻要保證運行過程中，戶引入口作用壓差ΔPS總是大於等於設計工況（kuàng）下戶內係統總阻力損失，就可以保證（zhèng）在任何情況下，溫控閥上的實際壓差總是大於等於設計工況（kuàng）下的設計值，因（yīn）此溫控閥的熱（rè）權（quán）度總是大於等於1，用戶隨（suí）時（shí）能獲得設計所要求的室（shì）溫。那麽應如何設計才能使戶引入口作用壓差ΔPS總是（shì）大於等於設計工況下戶內係統總阻（zǔ）力損失（shī）呢？
　　根據前麵的分（fèn）析可知：在設計工況下進行設計時，自然（rán）作用壓頭可以不考慮，管路的阻力損失ΔP3為最大（dà）。而在實際運行（háng）過程中（zhōng），由於存在自然作用壓頭，管路的阻力（lì）損失ΔP3又（yòu）較小，故（gù）根據（jù）式（1）可知（zhī）：運（yùn）行過程中，戶引（yǐn）入口作用壓差總是大於等於設計工況下的戶（hù）引入口作用壓差，因此在設計工況下，隻要使戶引入口作用壓差大於等於戶內係統的（de）總阻力損失，那麽運行過（guò）程中，戶引入（rù）口作用（yòng）壓差就總是大於等（děng）於設計工況下戶內係統的總阻力損失。而這一點在設計工況下進行（háng）水力計算時，可以很容易做到。
　　另外，由於戶引入口作用（yòng）壓差（chà）ΔPS的波動反映（yìng）了（le）戶內係統（tǒng）每（měi）個溫控閥上作用壓差（chà）的波動，因此隻要控製戶引入口的作用壓差ΔPS的最大值，就能夠保（bǎo）證運（yùn）行過程中溫（wēn）控閥不超過它的最大工作壓差。根據文獻[3～4]可知：在設計工況下，戶內係統包括熱表和鎖（suǒ）閉調節閥的阻力一般不應超過30kPa，因此在運行過程，隻要控製ΔPS的最大值不超過30kPa，就能保證溫控閥的正常工作。
　　（2）方案1分析的小結通過前麵的分析（xī）可知：為保證運行過程中，溫控閥上的實（shí）際（jì）作用壓（yā）差不超過其正常工作最大壓差，用戶引入口的最（zuì）大作用壓差不超過30kPa，因此（cǐ）根（gēn）據（jù）式（1）有：ΔPS=ΔP1+ΔP2-ΔP3kPa從上式可知：當ΔP3=0時，戶（hù）引入口的作用壓差ΔPS最大，故根據（jù）上式有：ΔP1≤30-ΔP2kPa上式中，對於自然作用壓頭ΔP2，在設計工況下，各用戶所隨的值最大[2]，並且其最大值可以由下式計（jì）算：ΔP2=gH（ρh-ρg）kPa式中：H—上供下回（huí）式雙管係統中，為建築物的高度；下供上（shàng）回式雙管係（xì）統中，為建築物的高度（dù）減去建築物頂層的層高，m.ρh、ρg—設計（jì）工況下，供回水溫度所對應的水的密度，kg/m3.故有ΔP1≤30-gH（ρh-ρg）/1000kPa因此，當僅在供暖引入（rù）口設壓差控製閥時，其控（kòng）製壓差必須小於（yú）等於30-gH（ρh-ρg）/1000kPa，才能（néng）保（bǎo）證係統運行過程中，溫控閥（fá）上的作用壓差能夠小於其正（zhèng）常工作的最大壓（yā）差。另外，由（yóu）於設計工況下進行水力計算時（shí），不考慮自（zì）然作用壓（yā）頭，故根據（jù）式（2）有：△P1=△P'3+△P's由此可見，隻（zhī）有當設計工況下最不利環路的阻力損失（△P'3+△P's）小於（yú）30-gH（ρh-ρg）/1000kPa時，才（cái）可（kě）以采用方案1.
　　2.方案2
　　在每組共用立管上設壓差控製閥本方案隻適應於供（gòng）下回式雙管係統。參照前麵對式（1）各參數的分析，方案2在設計（jì）工況下進行水力計算時，其自然作用壓頭同樣可以不考（kǎo）慮，因此壓差控製閥的控製（zhì）壓差ΔP1等於共（gòng）用立管上最不利環路（lù）在設計工況下的阻力損失（△P'3+△P's），其中為△P'3為立管上壓差控製點到戶引入口之間供（gòng）回水管路的阻力損失，另（lìng）外，為保（bǎo）證（zhèng）共用立管（guǎn）上各用戶在運行過程中戶引入口作用壓差ΔPS不超（chāo）過30kPa，ΔP1同樣應小於等於30-gHρh-ρg）/1000kPa，當ΔP1大於該值時，就不應采（cǎi）用方案2.
　　3.方案3：
　　在每戶引入口設壓差（chà）控製閥對於大型的供暖係統，當無法采用方案1和2時，就應采用本方案。其壓差控製閥的控製壓差（chà）ΔP1等（děng）於戶內係（xì）統最不利環路在設計工況下的總阻（zǔ）力損失，其中（zhōng）包括戶用（yòng）熱表和鎖閉調節閥的阻力，ΔP1應小於等（děng）於30kPa[3～4].此（cǐ）時，各共用立管上隻需設截止閥或閘閥，起關（guān）閉作用。
　　在本方案中，由於壓差（chà）控製閥的調節作用，在係（xì）統的運行過程中，自然作用壓（yā）頭和係統流量的變化，不會對戶內係統溫控閥的工作（zuò）產生影響。不過，為了在運行過程中保證壓差控製閥（fá）的正常工作，其資用（yòng）壓差應始終大於等於其設計壓差。壓差控製閥的設計壓差應等（děng）於設計（jì）工況下其本身的阻力與其控製壓差之和，因此在設計（jì）工況下進行戶（hù）外共用（yòng）立管和供回水幹管的水（shuǐ）力計算時，自然作用壓頭（tóu）可作為安全裕量（liàng），不予考慮。因為如果（guǒ）要考慮自然作用壓頭，一方麵會使水力計（jì）算更複雜，另一方麵自然作（zuò）用壓頭不恰當的取值，會導致運行過程中，壓差控製閥的資用壓差小於其設計壓（yā）差（chà），有可能導致壓差控製閥（fá）即使全開，通過的流量也（yě）不能滿足用戶要求。
　　另外在設計時應注意的是：供暖係統中所使用的壓差控製閥一般都有（yǒu）最大工作壓差限製，當作用（yòng）在（zài）閥上的實際壓差（chà）超過其最大工作壓差時，閥就會被壓壞，因此在使用方案2和（hé）3時，如果運行過程中（zhōng），室外管網在供暖（nuǎn）引入口的資用壓差（chà）會超過供（gòng）暖（nuǎn）係統中所使用壓（yā）差（chà）控製閥的最大（dà）工作壓差時（shí），就必須在供（gòng）暖引入（rù）口設其（qí）它型號的壓差控（kòng）製閥，控製整個供暖係統的壓差。此時，該壓差控製閥的控製壓差應等於供暖係（xì）統最不利環路在設（shè）計工況下的總阻力損失。
　　4.戶（hù）內和戶外係統形式對於戶內係統，根（gēn）據前麵對供回水管路阻力損失ΔP3分析的相同理由，為減少運行過程中，溫控閥作（zuò）用壓差的波動範（fàn）圍，應選擇異（yì）程式係統。對於方案2和3的戶（hù）外係統，也建議采（cǎi）用異程式係統。因為同一供暖係統，當采用異程式時，其係統的總阻力損失一般（bān）要比采用同程（chéng）式（shì）更小[2].這樣（yàng），可以減小供暖係統引入口所（suǒ）需要的資（zī）用壓頭。
　　三、結論
　　（1）分（fèn）戶計量雙管供暖係統在（zài）設計工況下進（jìn）行水力（lì）計算時，其自然作用（yòng）壓（yā）頭可以不考慮，戶內和戶外係（xì）統應采用異程式。
　　（2）選用方案1時（shí），其壓差（chà）控製閥的控製（zhì）壓差ΔP1應等於供暖係統最（zuì）不利環（huán）路在設計工況下的總阻力損失（△P'3+△P's），並且ΔP1應小於（yú）等於30-gHρh-ρg）/1000kPa.
　　（3）選用方案2時，其壓差（chà）控製閥的控製壓差ΔP1應等於立管（guǎn）上最不利環路在設計工況下的總阻力（lì）損失（△P'3+△P's），並且（qiě）ΔP1也應小於等於30-gHρh-ρg）/1000kPa.
　　（4）方案3適應於大型供暖係統，其壓差控製閥（fá）的控製壓差ΔP1應等（děng）於戶內係統最不利環路在設計工況下的總阻（zǔ）力損失（shī），並且包括戶用熱表和鎖閉調節閥的阻力，ΔP1應小於等於30kPa.